Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제2권2호
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pp.92-97
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2000
The Lyapunov stability theorem is used to derive a control law that can be used to control the spacing between vehicles in a platoon. A third order system is adopted to model the vehicle and power-train dynamics. In addition, the concept of
This paper proposes a bidirectional platoon control law using a coupled distance error based on the backstepping-like feedback linearization control method for an interconnected mobile agent system with a string structure. Unlike the previous results where the single agent was controlled using the only own information without other agents, the proposed control law cannot show the only distance error convergence of each agent, but also the string stability of the whole system. Also, the control performances are improved by the proposed control law in spite of low performance of bidirectional control strategy in the previous results. The proposed bidirectional platoon control algorithm is based on the backstepping-like feedback linearization control method. The position errors between each agent and the preceding and the behind agents are coupled by weighted summation. By the proposed control law, the distance error of each agent can converge to zero while the string stability is guaranteed when the coupled errors can converge to zero. To this end, the back-stepping control method is employed. The pseudo velocity input is determined considering the kinematic relationship between agents and the string stability. Then, the actual dynamic control input is determined to make the actual velocity converge to the pseudo velocity input. The stability analysis and the simulation results of the proposed method are included in order to demonstrate the practical application of the proposed algorithm.
In this paper, a safe control strategy is considered in the situation when a platoon of vehicles need to decelerate rapidly. When the vehicles ate spaced closely, it is known that the reference information should be transmitted to the whole platoon to minimize the undesirable effects of small leader disturbances. However, the vehicle control should also depend on the preceding vehicle position to maintain the desired distance. Tracking the preceding vehicle position can lead to amplification of the control input along the following vehicles, therefore the vehicles in the rearward generally exert larger maximum control input than the vehicles in the front. The theoretical bounds for the $i^{th}$ vehicle control input are calculated using a linear vehicle and controller model. In the simple illustrative example, the designed controller maintains string stability, and the control inputs of the following vehicles stay within bounds.
유비쿼터스 교통환경이 구현되면 기존 ITS 환경에서는 불가능하였던, 개별차량 위치, 속도 등 미세한 데이터 수집이 가능해 지며, V2V(Vehicle-to-Vehicle), V2I(Vehicle-to-Infra) 양방통신이 가능해 짐에 따라 개별차량 혹은 차량군 단위의 미세 제어가 가능해 진다. 이러한 유비쿼터스 교통 환경의 장점에 입각하여 교통류 안정성을 지표로 하는 연속류 정체예방관리 방안이 선행연구에서 제시된 바 있다. 본 연구에서는 유비쿼터스 교통환경에서 정체예방관리를 실현함에 있어 제기된 쟁점사항들에 대하여, VISSIM 시뮬레이션 실험결과에 입각하여 해답을 제시하였다. 교통류 안정성을 명시적으로 교통류 관리에 적용할 수 있도록, 유비쿼터스 교통환경에서 수집 가능한 차량군 길이와 간격으로 도출하였다. 또한 교통상황에 따라 차별화된 운영관리가 필요하다는 타당성을 도출하고, 교통상황 구분 및 상황별 운영관리 방안을 제시하였다. 마지막으로 이러한 관리를 수행하였을 때 어떠한 잠재적 이익이 있는가를 보여주었다. 본 연구 결과는, 제반 제약조건으로 말미암아 제한적인 시뮬레이션 실험을 통해 도출되었다. 그러나 유비쿼터스 교통환경에서 새로운 개념의 교통관리를 시행하는 데 있어 그 타당성은 보여줄 수 있었다고 판단된다. 향후 보다 포괄적인 현장실험을 통해 제반 결과들이 확정되어야 할 것이다.
In this paper, a longitudinal control of the lead vehicle for a platoon in IVHS Regulation Layer is proposed. The backstepping method has been used for the controller design. This method has an advantage in that its stability need not be proven since the controller is designed based on the Lyapunov Function. The control object is that the lead vehicle tracks a reference velocity and maintains a safe distance between the inter-platoons while the followers are keeping the speed of the lead vehicle of a platoon. The coordinate of system is transformed to a new coordinate system for its convenience to design controller. The new coordinate system is composed of error and new error variable. The error is the difference between the safe distance and the actual distance of inter-platoons. A new error variable is the difference between the velocity of vehicle and the estimated state of a system operated by the virtual input. The Lyapunov function is obtained based on the variables of new coordinate system. In the computer simulation, several cases have been studied such as when the lead vehicle is tracking the optimal speed. or a lead vehicle of the following platoon tracks the velocity of the previous platoon while maintaining a safe distance. Also a nonlinear engine time constant case has been investigated. All the simulation results show that the designed controller satisfies the control object sufficiently.
A robust adaptive technique for the longitudinal control of a platoon of automated vehicles is presented. A nonlinear model is used to represent the vehicle dynamics of each vehicle within the platoon. The external disturbance such as wind gust and a disturbance term due to engine transmission variations and so on are considered. The state observer is used to avoid direct measurement of the relative velocity or acceleration between the controlled and leading vehicles or the controlled vehicle's acceleration. It is shown that platoon stability can be recovered in operation even if a speed dependent spacing policy is adopted, which incorporates a constant time headway in addition to the constant distance. The simulation results demonstrate excellent tracking even in the presence of disturbances.
A robust adaptive technique for the longitudinal control of a platoon of automated vehicles is presented. A nonlinear model is used to represent the dynamics of each vehicle within the platoon. The external disturbances such as wind gust and a disturbance term due to engine transmission variations and so on are considered. The state observer is used to avoid direct measurement of the relative velocity or acceleration between the controlled and leading vehicles or the controlled vehicles's acceleration. The proposed controller guarantees to recover platoon stability in operation even if a speed dependent spacing policy is adopted, which incorporates a constant time headway in addition to the constant distance. It is shown that the proposed observer is exponentially stable, and the at the robust adaptive controller is stable. The simulation results demonstrate excellent tracking even in the presence of disturbances.
승용차의 자율주행 뿐만 아니라 교통정체 효과 개선, 연료절감, 화물차 운행의 안정성 개선을 위해서 여러 대의 화물차가 하나의 군집을 구성하여 운행하는 화물차 군집주행이 국내외에서 활발하게 연구가 진행되고 있다. 단일 차량 운행에 비해서 군집차량 운행은 군집 내 차량한 대의 돌발상황으로 인하여 군집내의 모든 차량의 사고로 이어질 수 있기 때문에 실제 운행에 앞서서 더 많은 신중이 요구된다. 따라서 본 연구는 군집주행의 안전사고를 예방하기 위하여 군집주행에 적절한 화물차 및 화물의 종류에 대해서 검토하였다. 검토 결과, 차량의 종류의 경우 낙하물 사고를 사전에 예방하기 위해서 폐쇄형 화물차가 적절한 것으로 판단된다. 또한 화물의 종류의 경우, 액체류와 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 정의하는 위험물질들은 군집주행에 배제하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
Many physical systems can be modeled by incorporating continuous and discrete event nature together. Such hybrid systems contain both continuous and discrete states that influence the dynamic be-havior of the systems. There has been an increasing interest in thers types of systems during the last dec-ade, mostly due to the growing usage of computers in the control of physical plants but also as a result of the hybrid nature of physical processes. The stability theory for hybrid systems is considered as extension of Lyapunov theory where the existence of an abstract energy function satisfying certain properties verifies stability, called multiple Lyapunov theory. In this paper, a hybrid stabilizing controller is proposed using the control Lyapunov function method and multiple Lyapunov theory, and the proposed method is applied to lon-gitudinal spacing control in a vehicle platoon for intelligent transportation systems(ITS).
A remote control strategy for vehicles in Intelligent Vehicle Highway System (IVHS) is considered. An optimal scheduling of a limited communication channel is proposed for lead vehicle control in a platoon. The optimal scheduling problem is to find the optimal communication sequence that minimizes the cost obtained inherently by an optimal control without the communication constraint. In this paper, the PID control law which guarantees the string stability is used for the lead vehicle control. The fact that the PID control law is equivalent to the approximately linear quadratic tracker allows to obtain the performance measure to find an optimal sequence. Simulations are conducted with five maneuvering platoons to evaluate the optimality of the obtained sequence.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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